Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых структур, а также конструктивные особенности, основные технические параметры и характеристики диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем их включения. <...> Взаимодействие большого числа атомов вызывает смещение и расщепление энергетических уровней электронов, в результате чего разрешенные энергетические уровни изолированного атома в твердом теле образуют разрешенные энергетические зоны. <...> Разрешенные зоны могут перекрывать друг друга или разделяться между собой запрещенными зонами энергий – областями значений энергии, которыми электрон не может обладать в идеальном кристалле. <...> Разрешенная зона, в которой при абсолютном нуле температуры все энергетические уровни заняты электронами, называется заполненной зоной. <...> Разрешенная зона, в которой при температуре абсолютного нуля электроны отсутствуют, называется свободной. <...> Для перемещений электронов внутри разрешенной зоны достаточно энергии тепловых колебаний атомов, а для перехода из низшей энергетической зоны в высшую необходимо затратить энергию, равную ши4 рине запрещенной зоны энергий ΔWз, под которой понимают разность энергий между нижним уровнем (дном) зоны проводимости и верхним уровнем (потолком) валентной зоны. <...> Энергетическая диаграмма твердого тела из класса проводников может иметь валентную зону, обладающую свободными энергетическими уровнями, либо может иметь перекрывающиеся валентную зону и зону проводимости, т. е. ΔWз = 0 эВ (рис. <...> Электроны слабо связаны со своими атомами (даже незначительного внешнего воздействия достаточно, чтобы они получили дополнительную энергию и перешли в зону проводимости), поэтому в проводниках при комнатной температуре имеется большое число свободных носителей заряда – электронов. <...> Валентная зона при температуре абсолютного нуля заполнена полностью, но при повышении температуры электроны, получающие достаточную энергию для преодоления <...>
_Полупроводниковые_элементы_электронных_устройств.pdf
УДК 621.382(075.78)
ББК 32.852.3
О-66
Рецензенты: Н.И. Жуков, В.А. Коваленко
Орлов Г.А.
О-66
Полупроводниковые элементы электронных устройств:
учеб. пособие по курсам «Электронные устройства роботов»,
«Электронные устройства в мехатронике» / Г.А. Орлов,
А.К. Токарев; под ред. Г.А. Орлова. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2009. – 91[1] с.: ил.
Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых
структур, а также конструктивные особенности, основные
технические параметры и характеристики диодов, биполярных
и полевых транзисторов и схем их включения.
Для студентов, обучающихся по специальностям «Роботы и
робототехнические системы», «Мехатроника и робототехника».
УДК 621.382(075.78)
ББК 32.852.3
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .......................................................................................................
3
1. Полупроводниковые диоды .................................................................... 4
1.1. Основы электрической проводимости твердых тел .................... 4
1.2. Физические основы работы p–n-перехода ................................... 9
1.3. Основные характеристики p–n-перехода ..................................... 14
1.4. Особенности реальных p–n-переходов ......................................... 15
1.5. Емкости p–n-перехода .................................................................... 18
1.6. Разновидности полупроводниковых диодов ................................ 18
2. Биполярные транзисторы ........................................................................ 31
2.1. Физические основы работы биполярных транзисторов .............. 31
2.2. Схемы включения транзисторов ................................................... 46
2.3. Биполярный транзистор как элемент схемы ................................ 53
3. Полевые транзисторы .............................................................................. 79
3.1. Полевые транзисторы с управляющим p–n-переходом .............. 80
3.2. Принцип действия и основные характеристики полевых
транзисторов с изолированным затвором .................................... 86
Литература .................................................................................................... 90
91
Стр.91